电动汽车自燃现象时有发生，知乎大V深度解读车企如何保障电池安全

【报道】4月21日上海特斯拉自燃事件引起格外关注。

第二天，一辆蔚来ES8也发生了类似现象的自燃事件，也助长了火势。

截至今日，冷静的特斯拉仍未发布事故报告。

对事故进行初步分析后[1]，四家主流媒体（包括官方媒体、权威财经媒体、权威证券媒体）联系我，征求对事故原因的意见。

虽然记者的提问并不具有挑衅性，但我还是能感受到他们对电动汽车的严重担忧甚至怀疑。

为何这起事故影响如此之大？原因可能有两个：·龙头企业事故引发对技术成熟度的担忧：国内电动汽车自燃事故并不少见，短短一年就发生数十起事故（如下图），但普遍存在认为事故原因是电动车。

是芯片厂/主机厂技术水平落后造成的。

但这次事件有所不同。

特斯拉是全球电动汽车领域的领导者。

蔚来被誉为“中国的特斯拉”。

两个“优等生”都有问题。

还有谁能幸免？ ·静置自燃，而非碰撞/充电自燃：大多数电动汽车起火/自燃事件通常都有显着的外部因素，如碰撞、不定期充电、不定期维护等[2]。

外部因素可以检测（碰撞后立即逃离现场，加强对事故车辆的检测）或避免（采取正确的充电方式），而自燃则显得毫无征兆，无法预防。

这种未知性会加强用户的担心和恐惧。

2019年国内电动汽车自燃事故不完全统计。

当被官方媒体记者问到时，我当然不敢乱说。

我保守地回复他们以下三点： ·电动汽车自燃事故率并不一定比燃油汽车高。

对于这一点，马斯克也在推特上抱怨道：燃油车自燃事故很多，但没有人关注。

当然，想要系统评估电动汽车和燃油汽车的自燃风险，还必须考虑后果的严重性、预防和扑灭的难度等多个维度。

在权威的研究报告发布之前，我们不应该轻易下结论。

·静置是否会完全自燃尚未确定，需等待事故调查报告。

个人认为，有必要区分“碰撞/不规则充电一段时间后的自燃”和“完全自燃”，因为前者可以通过更先进的诊断方法来预防，而后者则要棘手得多。

根据蔚来官方通报，蔚来ES8的自燃属于前者；特斯拉自燃事件的车主也提到，事故发生前他过度充电，这可能是主要原因。

·“优等生电动汽车自燃”的说法并不严谨。

除了特斯拉和蔚来之外，还有一位低调的优等生从未发生过重大自燃事故，那就是日产聆风，这是一款比特斯拉更早、累计销量更高的电动汽车。

历时9年，销售43万辆，从未发生过重大自燃事故。

盘点2017年电动汽车自燃事件。

为了减少数据来源的差异，我们从锂电池专家@朱宇龙那里获得了两个数据：2019年欧洲和北美电动汽车起火事件统计[3 ][4]：·欧洲共发生自燃事故28起，其中：19起因碰撞、外部火源或不正确操作引起； 5起案件被认为或可能与电池无关，而是由机械故障、电气故障或其他系统故障引起；因资料不足难以判断的案件4起；据认为，由于电池内部短路导致的自燃次数为：0（注：此统计仅针对已报告的事件，不包括未报告的事件；此外，对于因信息不充分而难以判断的事件，我个人推测，内部短路引起的可能性较大）·北美自燃事故共39起，其中：26起因碰撞、外部火源、不正确操作引起（碰撞20起，充电3起）案、纵火案 2 起、不定期维修 1 起）； 9例确诊或疑似与电池无关； 4案件信息不足，难以判断；疑似电池短路自燃数量为：0·特斯拉：在美国发生的39起事故中，@朱玉龙追踪到23起事故来源，其中15起是特斯拉Model S或Model（美国的16起事件和欧洲的6起未追查到的事件应该不是特斯拉，否则肯定会上新闻，这让特斯拉事故的比例更高，难怪马斯克心怀怨恨。

人怕出名，猪怕强大！）·日产聆风：欧洲0例，占比0%；美国2例，占16.7%。

这两起事件到底是怎么回事？一起案件是由充电桩起火引起，另一起案件是由山火引起。

它们都是外部因素，与电池无关。

也就是说，在公开报道的自燃事故中，日产聆风可以自信地说，9年销量43万辆，重大自燃事故为零。

尽管特斯拉势头迅猛，但日产Leaf仍以43万辆的销量稳居电动汽车销量历史第一。

而且，考虑到日产聆风交付时间较早，如果按照“所有车辆的总行驶时间/里程”计算，聆风应该比特斯拉高出不少。

在这样的情况下，能够做到重大自燃事故为零，这是一个来之不易的成就！确保电池安全的两个想法。

特斯拉与日产Leaf自燃事故数量的巨大反差背后，是两种不同的安全理念[5]： ·防止电芯热失控：在电池层面尽可能降低电芯热失控风险单个电池。

·防止电芯热失控发生后热失控蔓延：如果单个电芯的热失控不可避免，应尽量在PACK层面防止热失控蔓延到其他电芯、模组，甚至整个电池。

电池组（Pack）。

注：这两种想法都是可行的。

这主要取决于技术水平。

技术路线没有高低之分。

从下面特斯拉电池组的图片中，可以清楚地看到，它在电芯热失控发生后，起到了防止热失控的作用。

针对不受控制的扩散采取的措施： 电池隔离：除了冷却之外，电池之间的液冷管道也会减慢电池之间的热传递。

·模块隔离：特斯拉通过箱体框架梁将模块划分为独立的舱室，防止单个模块的热失控蔓延至相邻模块。

上海特斯拉自燃烧毁了三个模块，但没有烧毁其他模块。

当然，如果不及时喷水冷却，时间一长很可能会烧坏其他部件：框架梁可以挡火焰，但挡不了热传递！ ·云母板：电池组上下均有耐高温、高绝缘云母板，减少因短路而产生高温可燃气体引弧的风险。

图片来源：电子爱好者 日产聆风在防止热失控蔓延方面做得远远不够。

如下图所示，在最新一代日产聆风电池模块中，电池单元直接相互粘合。

没有散??热管道，更没有隔离措施。

与特斯拉相比，这简直就是“心大”：如果特斯拉也采用这样的布局，恐怕半个小时就烧完了。

图片来源：朱龙宇汽车电子设计 公众号LEAF 电池模组演进 日产聆风敢于进行这样的 PACK 设计，并不意味着它不注重安全性。

否则，9年保有量43万辆、零事故的成绩怎么能实现呢？相反，日产聆风之所以敢在PACK设计上如此雄心勃勃，关键在于其对电芯安全设计和制造充满信心！如何提高电芯的安全性？如图所示，锂离子电池的电芯由负极、正极、隔膜和电解液组成。

提高电芯安全性，必须从这四个方面下功夫。

冯绪宁博士曾在其博士论文[6]中总结了主要思想： 正极材料：对正极材料进行掺杂和涂层[7]，或取代金属原子[8]，以提高正极材料的热稳定性。

·负极材料：涂覆正极材料[9]，或通过电解液添加剂提高负极SEI膜的稳定性[10]。

并采用新型负极，如钛酸锂（Li4Ti5O12，LTO）负极[11]、合金负极[12]等材料来提高负极的安全性能。

·电解液：电解液使用阻燃添加剂、用固体聚合物电解质替代液体电解液、使用离子液体、电解质盐替代等，提高电解液的热安全特性。

还可以在电解液中使用过充保护添加剂来提高电池的抗过充能力。

·隔膜：采用高安全性隔膜，通过陶瓷涂层等手段降低隔膜的热收缩率，提高隔膜的塌陷温度[13]。

此前，日产聆风的电池来自其子公司AESC（汽车能源供应公司）。

在电池设计层面，AESC通过增强正极材料的热稳定性、在电解液中添加特殊添加剂使电极表面不易升温、提高电池的耐热性等方式降低电池热失控的风险。

分隔器。

。

以上都是电化学信息，很抽象，不容易理解，我们说得更形象一些。

下面的动画介绍了AESC提高隔膜安全性的方法：采用PP-PE-PP三层复合隔膜，PE较早熔化以阻断电流[14]。

采用一系列电池安全设计后，AESC电池可以更好地应对温度冲击甚至针刺测试。

针刺测试是一项非常严酷的测试，可以很好地体现电芯的安全水平。

考虑到大多数电池未能通过，最终的国家标准GB/T 5-[15]没有包含针刺测试。

Youtube上广为流传的测试视频可以直观地说明AESC细胞在温度冲击和针刺测试下的性能[16]。

当然，视频中并不是最新的NCM电池。

对于能量密度更高的三元电池，AESC需要考虑更多的安全设计问题。